高性能与易于加工对高性能工程塑料及其复合材料具有同等的重要意义然而,高的力学性能与优异的加工性能往往又是相互制约的用短纤维强热塑性树脂,在大幅度提高力学性能的同时也大幅度地降低了其加工性,同时,高含量的纤维还加速了加工设备的磨损。等曾经提出了in-situcomposites的原位复合材料概念,近10多年来人们对原位复合材料进行了广泛的研究由于TLCP具有切力变稀的加工流变特性,因而原位复合材料具有优异的加工性然而,由于原位复合材料中形成的TLCP微纤的长径比较小,TLCP微纤与基体的界面粘结较差,到目前为止,原位复合材料的力学性能还达不到短纤维强塑料的水平,利用TLCP原位形成的微纤与短纤维混杂强热塑性树脂基体,从而得到强剂尺寸在不同数量级上的原位混杂强复合材料原位混杂复合材料不但具有混杂材料中不同强剂力学性能互补的特点,同时将混杂作用拓宽到了加工性能上的优势互补及加工性与强的协同效应,从而得到既具有高的力学性能,又具有优异的加工性能的混杂复合材料本工作对TLCP和玻璃纤维混杂强的聚碳酸酯原位混杂复合材料的流变性能形态结构、力学性能进行了研究1.当在PC中加入玻璃纤维时,所得体系的熔体粘度加,表现在共混时所需要的总转矩加,即共混时所需要的功力tt随着玻璃纤维含量的加,PC/GF样品的表观粘度加,共混时的总转矩加然而,当在PC/GF(85A5)和PC/GF(70/30)体系中加入10%的TLCP时,由于TLCP具有剪切变稀的流变性能,使所得的PC/TLCP"GF体系的表观粘度大大降低,共混时所需要的功减少。Fig. 2是共混结束时的总转矩与GF含量的关系曲线孤T侩不但可以以降低其与聚合物共共混体系ll的粘度,而且对纤维强的热塑性复合材料体系也有改善加工性的作用,这对于减少纤维强塑料加工时物料对设备的磨损,有实际意义2.2形态结构TLCP对PC/GF形态的影响,表现在GF在所得注塑制品中的长径比与取向的变化由于TLCP能降低熔体的熔融粘度,所以可以使玻璃纤维在挤出和注塑加工中的折断率降低,使玻璃纤维在注塑成型时沿流动方向上的取向加Fig. 3是注塑拉伸样条中的玻璃纤维长径比的分布柱形图和累积分布曲线。玻璃纤维在加工前的长径比在300左右,而在加工后的长度仅为原长度的1/10以下,这表明玻璃纤维在加工过程中发生£大量的折断,玻璃纤维断率越高然而,随着TLCP的加入,f断率降低,表现在玻璃纤维的长径比:比方向移动。Fig. 4是注塑拉伸样条三流动方向上的取向分布柱形图,从图:XP的加入,使得GF在流动方向上的1是注塑拉伸样条中GF的数硫动方向的取向率Zc,其中Krenchel(为:胡,的长维,T和淀第度高维大纤出度比乙为角越纤向璃看程径率01在量璃布玻可向长向中维含玻分中中取均取式纤GF的折断率,并且能提高GF在流动万向上的取向。
〖根纤维与流动方向的夹角;ai为玻璃i上的百分率可见,TLCP不仅能降低瞧5(b)是PC/TLCP/GF(60/10/形成了比GF小1个数量级的微纤;照片(b)是断面30)注塑拉伸样条断口表面的SEM照片。照片(a)中直径在131左右的纤维是0,直径在1卜1以下的纤维是TLCP在注塑成型时原位形成的微纤,说明PC/TLCP/GF体系中的TLCP在注射成型时表面的TLCP的形态,Fig.二氯乙烷将PC/TLCP/GF(60/10/30)注塑拉伸样条中的PC基体溶解掉,所抽提的玻璃纤维和TL-CP微纤的SEM照片;照片(c)显示了玻璃纤维和TLCP微纤尺寸的相对大小,可见玻璃纤维和TL- TLCP微纤的形态,可见,用通常的注塑成型也使CP微纤的确是不同尺寸上的增强剂;照片(d)是TLCP形成了具有一定长径比的微纤2.3力学性能PCPC/GF及其与TLCP共混样品注塑样条的拉伸强度、模量和断裂伸长率、弯曲强度和模量冲击强度分别列于Tab.2从表中可见,玻璃纤维的加入,能大大提高体系的力学性能,当在PC/GF体系中加入TLCP,力学性能得到进一步的提高,力学性能提高的原因有两点:一是TLCP本身是高模量高强度的材料,它能在加工过程中形成微纤结构,从而起强作用;二是TLCP的加入,降低了GF的折断率,提高了GF在流动方向上的取向,从而提高了GF的增强效果在加工过程中熔融的TLCP分散相形成亚微米数量级的TLCP微纤,同时产生了降低加工粘度、降低对加工设备磨损、减少玻璃纤维折断提高玻璃纤维在加工方向上的取向,进而提高体系宏观力学性能等一系列协同作甩利用原位混杂强的方法,可以使混杂强塑料的力学性能和加工性能同时得到改善,这对于充分发挥高性能工程塑料的优异性能尤有意义。